ε λ α τ ή ρ ι ο. Β ρ ε ί τ ε τ η ν α ρ χ ι κ ή τ ο υ τ α χ ύ τ η τ α.

Transcript

1 1. Ο συντελεστής τριβής µεταξύ του χιονιού και των πεδίλων του σκι είναι 0,200. Θεωρώντας ότι η θερµοκρασία του χιονιού είναι 0 0 C, η µάζα του σκιερ 75kg και όλη η ενέργεια που καταναλώνεται από την τριβή µετατρέπεται σε θερµότητα, πόση απόσταση πρέπει να διανύσει ο σκιερ για να λιώσει 1kg χιόνι (L=334kJ/kg); 2. Ενα παγάκι 75g και θερµοκρασίας 0 0 C βυθίζεται σε νερό 825 g και θερµοκρασίας 25 0 C. Ποια η τελική θερµοκρασία του συστήµατος (L=334kJ/ kg, c=4,18j/g grad); 3. Το νερό σε ένα ποτάµι ρέει µε ταχύτητα 2,5m/s και οι όχθες του απέχουν 80 m. Η ταχύτητα µε την οποία µπορείτε να κολυµπήσετε είναι 1,5m/s. Αν θέλετε να ελαχιστοποιήσετε το χρόνο που θα είστε στο νερό προς ποια διεύθυνση θα κολυµπάτε και για πόση απόσταση θα σας παρασύρει το ρεύµα; 4. Το ξύλο που στηρίζεται µεταξύ των δύο άλλων στο σχήµα ζυγίζει 95,5Ν. Εάν ο συντελεστής τριβής µεταξύ των επιφανειών είναι 0,663, τι µέγεθος θα πρέπει να έχουν οι δυνάµεις συµπίεσης που ασκούνται και στις δύο πλευρές του ξύλου ώστε αυτό να µην γλυστρήσει; 7. Μαθητευόµενος οδηγός οδηγεί σε ένα άδειο πάρκινγκ. Το αυτοκίνητο έχει µάζα 1200kg και η ταχύτητά του είναι 20m/s. Ο οδηγός κατευθύνεται προς ένα τοίχο. Η µέγιστη οριζόντια δύναµη επιβράδυνσης που µπορεί να ασκηθεί στο αυτοκίνητο είναι 7000Ν. α) Από τι εξαρτάται αυτή η δύναµη και γιατί έχει µέγιστη τιµή; β) Ο οδηγός πατάει το φρένο χωρίς να στρίψει το τιµόνι. Ποια είναι η ελάχιστη απόσταση που πρέπει να έχει το αυτοκίνητο από τον τοίχο για να µην πέσει πάνω του; β) Εάν δεν πατήσει φρένο αλλά στρίψει το τιµόνι ποια είναι η ελάχιστη απόσταση ώστε να µην πέσει στον τοίχο; 8. Ενα βαγόνι µάζας 6000kg κινείται πάνω σε ράγες µε αµελητέα τριβή. Το σύστηµα που σταµατάει το βαγόνι φαίνεται στο σχήµα και αποτελείται από δύο ελατήρια, µε σταθερές κ1=1600ν/m και κ2=3400n/m. Αφού το πρώτο ελατήριο έχει συµπιεστεί κατά 30cm, το δεύτερο δρα µαζί µε το πρώτο για πρόσθετη δύναµη επιβράδυνσης µε τον τρόπο που περιγράφεται στο διάγραµµα. Το βαγόνι σταµατά 50cm από το σηµείο επαφής µε το πρώτο

2 J J ε λ α τ ή ρ ι ο. Β ρ ε ί τ ε τ η ν α ρ χ ι κ ή τ ο υ τ α χ ύ τ η τ α. 13. Οµοιογενής δίσκος ακτίνας R και µάζας m, κυλάει χωρίς ολίσθηση µε αρχική ταχύτητα u στην επιφάνεια που φαίνεται στο σχήµα. Πόσο είναι το µέγιστο ύψος h στο οποίο µπορεί να φτάσει; 14. Στο σχήµα ένα σώµα ολισθαίνει κατά µήκος της διαδροµής που παρουσιάζεται. Τριβή υπάρχει µόνο στο ψηλότερο οριζόντιο επίπεδο στο τέλος της διαδροµής. Εκεί το σώµα σταµατάει αφού διανύσει απόσταση d. Αν u0=6m/s, η διαφορά ύψους είναι h=1,1m και ο συντελεστής κινητικής τριβής είναι 0,6 να υπολογίσετε το d. (1,2m).

3 J u0 h J 15. Μετωρίτης που κινείται µε 30m/s συγκρούεται µε ακίνητο µετεωρίτη διπλάσιας µάζας και κολλάει πάνω του. Τι σχέση έχει η κινητική ενέργεια του συσσωµατώµατος µετά την κρούση µε την κινητική ενέργεια πριν την κρούση; 16. Μια ατσάλινη µπάλα 10kg χτυπάει σε ένα τοίχο µε ταχύτητα 10m/s υπό γωνία 60 0 (όπως φαίνεται στο σχήµα). Αναπηδά µε την ίδια ταχύτητα και γωνία (προς τα πάνω). Αν η µπάλα παραµένει σε επαφή µε τον τοίχο για 0,2sec βρείτε τη δύναµη που της ασκεί ο τοίχος. 18. Στο σχήµα το σώµα 1 µάζας m1 ολισθαίνει ξεκινώντας από την ηρεµία κατά µήκος κεκλιµένου επιπέδου χωρίς τριβές από αρχικό ύψος h=2,5m. Στη συνέχεια συγκρούεται µε ακίνητο σώµα µάζας m2=2m1. Μετά την κρούση ακολουθεί περιοχή µε συντελεστή τριβής 0,5. Σε πόση απόσταση θα σταµατήσει το σώµα 2 σε περίπτωση α. ελαστικής και β. πλαστικής κρούσης. m1 m2 19. Ενας µαθητής βρίσκεται στην κορυφή ενός κτιρίου ύψους 50m. Πετάει µια πέτρα κάθετα πρός τα πάνω µε ταχύτητα u και µια προς τα κάτω µε την ίδια ταχύτητα u. Ακριβώς πριν χτυπήσουν στο έδαφος ποια πέτρα έχει µεγαλύτερη ταχύτητα;

4 20. Ενα βότσαλο αφήνεται να εκτελέσει ελεύθερη πτώση από συγκεκριµένο ύψος h. Φτάνει στο έδαφος µε ταχύτητα 4m/s. Το ίδιο βότσαλο ρίχνεται µε αρχική ταχύτητα 3m/s από το ίδιο ύψος. Με πόση ταχύτητα θα φτάσει στο έδαφος; 22. Ενας τροχός του Luna Park ακτίνας 14m αρχίζει να περιστρέφεται. Σε δεδοµένη χρονική στιγµή ο επιβάτης που περνάει από το κατώτατο σηµείο της κυκλικής διαδροµής έχει ταχύτητα 3m/s, η οποία αυξάνει µε ρυθµό 0,5m/s 2. Βρείτε το µέτρο και τη φορά της επιτάχυνσης τη δεδοµένη χρονική στιγµή. 23. Αυτοκίνητο στρίβει σε στροφή. Σχεδιάστε τις δυνάµεις που του ασκούνται. Αν m=1000kg, g=10m/s 2, µσ=1, µκ=0,8, R=250m ποια είναι η µέγιστη ταχύτητα που µπορεί να έχει το αυτοκίνητο για να πάρει µε ασφάλεια τη στροφή; Πόσο πρέπει να µειωθεί η ταχύτητα εάν το οδόστρωµα είναι βρεγµένο (µσ=0,3,µκ=0,25); 25. Μια µπάλα δεµένη στην άκρη ενός νήµατος εκτελεί οµαλή κυκλική κίνηση µε ακτίνα 0,3m, σε ύψος 1,20m. Το νήµα σπάει και η µπάλα προσγειώνεται σε οριζόντια απόσταση 2m. Ποια ήταν η κεντροµόλος επιτάχυνση της µπάλας πριν κοπεί το νήµα; 26. Τρακτέρ περνάει µέσα από οργωµένο χωράφι. Η απόσταση µεταξύ των διαδοχικών υψωµάτων είναι περίπου 4,2m. Για λόγους ασφάλειας το τρακτέρ δεν έχει σύστηµα ανάρτησης αλλά ένα ελατήριο στη θέση του οδηγού απορροφά κάποιους κραδασµούς. Η σταθερά του ελατηρίου είναι N/m, η µάζα του καθίσµατος 50 kg και η µάζα του οδηγού 70kg. Η ταχύτητα του τρακτέρ είναι 30 km/h. Υπάρχει περίπτωση να συµβεί ατύχηµα; (συντονισµός, 2Hz, 2,1Hz) 27. Ζύγιση αστροναύτη: καρέκλα 42.5kg προσαρτάται σε ελατήριο και ταλαντώνεται. Οταν είναι άδεια χρειάζεται 1.3sec για µια πλήρη ταλάντωση. Οταν κάθεται στην καρέκλα αστροναύτης ο χρόνος για µια πλήρη ταλάντωση είναι 2.54sec. Πόσα κιλά είναι ο αστροναύτης; (121kg!!!) 28. Μάζα 10kg κινείται προς τα δεξιά µε ταχύτητα 2m/sec σε λεία οριζόντια επιφάνεια. Συγκρούεται και κολλάει σε µάζα 10kg προσαρτηµένη σε ελατήριο σταθεράς 80Ν/m. Βρείτε τη συχνότητα, το πλάτος και την περίοδο της προκαλούµενης ταλάντωσης. (0,32Hz, 0,5m, 3,14sec) 29. Ενα αυτοκίνητο επιταχύνει από 0-30 km/h σε 2 sec. Πόσος χρόνος χρειάζεται για να επιταχύνει από τα 0 στα 60 km/h, υποθέτοντας ότι η ισχύς της µηχανής παραµένει σταθερή, τα λάστιχα δεν γλιστράνε και η αντίσταση του αέρα είναι αµελητέα; (8sec) a. Το έργο για να επιταχυνθεί ένα αυτοκίνητο από τα 10-20km/hr είναι το ίδιο µε το αντίστοιχο για να επιταχυνθεί από τα 20-30km/hr;

5 30. Κουβάς 4,8 kg επιταχύνεται προς τα πάνω δεµένος µε σκοινί, του οποίου η δύναµη θραύσης είναι 75Ν. Ποια η µέγιστη επιτάχυνση για να µη σπάσει το σκοινί; (5,6m/s 2 ) 32. Η ανθρώπινη καρδιά λειτουργεί σαν αντλία. Κάθε µέρα διαχειρίζεται 7500l αίµατος. Θεωρήστε ότι το έργο που παράγει η καρδιά είναι ίσο µε το έργο που χρειάζεται για να ανέβει αυτή η ποσότητα αίµατος σε ύψος 1,63m. Η πυκνότητα του αίµατος είναι 1, kg/m 3. a. Πόσο έργο παράγει η καρδιά σε µια ηµέρα; (128kJ) b. Ποια η ισχύς της; (1,5W) 33. Αν η πίεση στην καρδιά είναι 13.2 kpa βρείτε την πίεση στα κάτω άκρα (1.3m κάτω από την καρδιά) και στο κεφάλι (0.5m πάνω από την καρδιά). Ποιο είναι το µέγιστο ύψος που µπορεί να στείλει αίµα η καρδιά; 36. Ακίνητος αισθητήρας εκπέµπει ηχητικά κύµατα συχνότητας 0,150MHz. Τα κύµατα ανακλώνται σε φορτηγό που πλησιάζει µε ταχύτητα 45m/s. Τι συχνότητα ανιχνεύει ο αισθητήρας; (ταχύτητα ήχου στον αέρα 344m/s, 0,195MHz) 37. Για υπερηχογράφηµα εµβρύου χρησιµοποιείται συχνότητα 2MHz. Το κύµα ανακλάται από την καρδιά του εµβρύου. Ο αισθητήρας του υπερηχοχοτοµογράφου ανιχνεύει συχνότητα που διαφέρει κατά 85Hz από την εκπεµπόµενη. Η ταχύτητα του ήχου στο ανθρώπινο σώµα είναι 1540m/s. Ποια η ταχύτητα του τοιχώµατος της καρδιάς τη στιγµή της µέτρησης; 38. Ενα λίτρο τσαγιού θερµοκρασίας C τοποθετείται σε µονωµένο γυάλινο µπουκάλι θερµοκρασίας 20 0 C. Αν η µάζα του µπουκαλιού είναι 0,2kg ποια θα είναι η τελική θερµοκρασία του τσαγιού (cνερού=1cal/gr grad, cγυαλιού:0,18 cal/ gr grad); 39. Ένας ποδοσφαιριστής χάνει στα 90min ενός αγώνα περίπου 4kg. Να υπολογίσετε: α) τη θερµότητα, που αποβάλλεται από την επιδερµίδα του στο περιβάλλον ως λανθάνουσα θερµότητα εξαέρωσης, β) τη θερµική ισχύ, που αντιστοιχεί σε αυτόν το ρυθµό αποβολής ( L=2260kJ/kg ). 40. Αφήνετε µια πέτρα να πέσει σε ένα πηγάδι. Από τη στιγµή που την αφήνετε µέχρι να ακούσετε τον ήχο που κάνει όταν πέφτει στο νερό περνάνε 5sec. Αν η ταχύτητα του ήχου είναι 330m/s ποιο είναι το βάθος του πηγαδιού;